浅议我国南方传统建筑气密性评测方法.docx

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1、浅俄国南方传统救气密性评测方法1 .背景建筑行业是影响我国能耗与碳排放最重要的行业之一：根据中国建筑能耗研究报告2020,我国2018年建筑全寿命周期总能耗占全国能源消费总量的46.5%,其中，建筑运行阶段能耗占全国能源消费总量的21.7%,碳排放占比位21.9%10在我国碳达峰与碳中和的发展目标下，高质量的城乡建设对建筑行业提出了新的要求，即要在实现建筑能效提升的同时改善建筑室内环境的舒适程度,促进城乡建设的高质量发展。在建筑能效的提升和室内环境的改善方面，房屋围护结构的气密性对建筑采暖能耗和制冷能耗有着重要影响2,因为围护结构中存在的缝隙、开孔，会造成室内外空气间的交换，增大供暖或空调负荷

2、，同时也会影响居住者的热舒适度3o已有的研究表明，空气渗漏引起的热损失占建筑热负荷的25%-40%4,尤其在近年来的近零能耗建筑中，建筑气密性对新风系统能耗的影响是目前近零能耗建筑研究中急需解决的问题5。而对于建筑围护结构气密性的提升研究，需要建立在现状评估的前提下。我国大量存在的、对现代居住功能有需求的传统建筑，室内环境舒适度已不能满足当代的居住需求，室内环境的改善主要依靠采暖与制冷设备。但是其围护结构中的气密性仍未引起足够的重视，其气密性仍无无量化性的研究。本文将通过对现有建筑气密性测试手段和相关技术标准的分析，讨论适合于传统建筑气密性的测评方法。2 .评估指标与技术标准2.1 评估指标目

3、前，评估建筑围护结构气密性最常用的指标为北美地区常用的当量/有效渗漏面积(equivalentoreffectiveairleakagearea)以及欧洲和我国的50Pa基准压力差下的换气量。当量/有效渗漏面积将建筑围护结构的空气渗漏量转化为一个有效渗漏面积,各渗漏部位的有效渗漏面积可进行叠加，得到一个总渗漏面积。该指标的计算公式为：式中：AL为当量/有效渗漏面积，m2；Qr为在APr压力差下的空气流量，m3；p为空气密度，kgm3;Apr为基准压力差；CD为空气流量系数。在计算当量/有效渗漏面积时，常使用的基准压力差为4Pa和10Pa,因为这两个压力差更符合日常建筑室内外的压力差情况，相应的

4、空气流量系数CD则为1或0.611。另一个常用指标则为建筑室内外50Pa基准压力差下的换气量，其计算公式为：式中：50,50Pa室内外基准压力差下的空气换气量，h-1；50Pa室内外基准压力差下的空气渗漏量，m3/h；V,室内体积，m3o不同的国家对建筑的气密性有不同的要求，李伟等人7在其研究中对各个国家的气密性要求作了总结，如德国的低能耗建筑要求n50不超过1.5h1,被动式建筑不超过06h-1,而一般性建筑则在1.8-3.6h-1之间。2 .2技术标准针对房屋的气密性测试，现有测试手段为示踪气体法和风扇压力法的定量测试方法，以及红外热成像仪拍摄红外热成像图法和烟雾发散测试法等可视化测试方法

5、。国外针对测量的技术标有欧洲的EN13829建筑物热性能-建筑物透气性的测定-风扇增压法、美国的ASTME779用风扇增压法测定空气泄露率的实验方法和ASTME741测定单个区域空气变化的标准实验方法，EN13829和ASTME779规定的风扇压力法原理近似，而ASTME741则是通过示踪气体法对建筑物的气密性进行测量和评价。而我国的建筑整体气密性研究起步较晚，虽然现在已经逐步有相关标准颁布,如GB/T34010-2017建筑物气密性测定方法风扇压力法和JGJ/T177-2009公共建筑节能检测标准，以及针对建筑单一构件（如外窗、外门等）的GB/T7106-2008建筑外门窗气密、水密、抗风压

6、性能分级及检测方法，但是对建筑整体的气密性评价仍无严格要求。3 .我国南方传统建筑气密性测评方法讨论我国南方的传统建筑多为木构建筑中的穿斗、抬梁以及混合体系，承重木结构之间的构件常为木板、砖石或者粘土等填充材料。这些传统建筑的围护结构平面（如墙体木板与木板之间）和节点（构件连接处）常因为拼合不够紧密，存在缝隙。同时由于我国南方地区常年潮湿，传统建筑中只注重通风防潮，而不注重围护结构的气密性；加上传统建筑对于采光的要求，窗户也多留有大量的开孔，如图1所示。图1南方传统建筑的窗户开口在这样的围护结构状态下，要根据我国国家标准GB/T34010-2017建筑物气密性测定方法风扇压力法来进行气密性测试

7、存在很大的难度：风扇压力法测量建筑的气密性，需要在门上安装风压产生设备,会有造成木结构损害的风险；同时，围护结构上大量的漏风部位会给室内外50Pa基准压力差的产生带来困难,并且很难将压力差维持在稳定状态。而如果采用示踪气体法，又只能得到建筑在自然通风状态下的室内换气次数，很难获得建筑围护结构气密性的评估指标。基于此，由于传统建筑中大量漏风部位的存在，使用国内外现有标准来测量与评估传统建筑围护结构的气密性意义不大，而是应该采用其他更直接的方法来对围护结构中渗漏部位的位置和大小进行测量与记录，形成现状研究的图像与数据记录。所以，作者认为，可结合烟雾笔的可视化探查方法与渗漏处几何宽度的测量方法，通过

8、渗漏部位的位置、数量和面积来进行传统建筑围护结构气密性的直接评价。同时，如果能对所测建筑的室内体积（长、宽、高）进行测量，那么使用公式（2）也可近似的求得50倍基准压力差下的换气量。4 .我国南方传统建筑气密性测评方法验证通过对中南门历史建筑的实地调研，选取了19栋传统合院建筑进行气密性的测量和记录。现场总共调查了39个房间，记录了有关墙壁、窗户和门中可见缝隙、接缝和开口的形状、长度、宽度、位置和分布等信息。由于地板和天花板几乎没有可见的缝隙或开口，缝隙位置主要分布位置为在墙壁、门和窗户。经整理，本次总共测量了375个可见的缝隙和开口，并记录了570个，通过据现场调查，传统四合院的气密性很差。

9、可以观察到许多可见的空气泄漏。随着室内外温差的不断加大，未来进行保温隔热改造时，气密性的提升尤为重要。因此，需要对门、窗等缝隙的漏风量进行估算。选择建筑物A15的房间2（如图2所示）来评估其可见空气泄漏对总围护结构透气性的贡献,用n50,V表示。图2显示了这个房间的建筑组件的一些照片，这些照片展示了许多可见的空气泄漏。表1总结了该房间调查的缝隙和开口尺寸。该房间的长、宽和高分别为5.86m、2.4m和2.8m,房间体积为39.4m30表1A15栋2号房调查可见缝隙和洞口信息表（如图2所示）图2A15栋2号房漏风部分照片对于宽度小于5mm的狭长气隙，相关专家在实验室进行现场风门试验和测量，得到其

10、漏风特性。然而，这些被调查的裂缝出现在木质建筑构件中，这些构件具有额外的隔热性能。在没有任何隔热的中国传统建筑中，应用这种测量的缝隙或裂缝的漏风特性是值得怀疑的。因此，通过所选房间中观察到的气隙和开口计算空气泄漏是基于伯努利方程，如方程（3）所示。CD设置为0.6,空气密度设置为1.21kgm30在室外和室内之间的压力差为50Pa的情况下,通过这些气隙和开口的气流（Q50,v）空间经计算为764.1m3h.由可见缝隙和开口引起的该房间的换气率使用以下等式（4）计算。根据上述计算，如果在室内外环境之间施加50Pa的压力差，则该房间被调查的可见漏气源贡献了约764.1m3h的漏风量和19.4h-1

11、的换气率。作为参考，德国标准DIN4107-7规定，没有通风系统的建筑物的最大n50值为3h1,有通风系统的建筑物为15h-1n505h-1被认为是德国新建木结构建筑的最低标准。所选房间的计算值大约是德国标准值的4到6倍。由此可见，门窗的气密性能极差。结语：作者通过对国内外现有建筑气密性标准的原理分析，认为我国现行的气密性测量标准并不适合于我国南方传统建筑围护结构的测量，因为此类建筑围护结构上的渗漏部位数量较多，大小相较于近现代建筑面积也更大，使用常规的风压法很可能会造成木结构的破坏，同时也很难达到预期的室内外基准压力差。通过对历史建筑四合院气密性进行记录和分析表明，传统建筑维护结构的气密性性没有得到足够的重视。根据数据统计，在每个调查的房间中观察到约25个不同大小的可见缝隙，多见于木板之间、木柱周围、门窗及石柱基座，平均宽度在1.1mm到2.7mm之间，平均长度在80mm到226Omm之间，这些目视可见的漏气处计算出的渗透率可达允许值的6倍左右。在此基础上，验证了此方法适用于西南地区历史建筑气密性测量的方法，填补了国内对改造和新建建筑的整体气密性能研究的空白，对后续多区域气流模拟、湿热模拟及改善木建筑物围护结构的湿热性能起着至关重要的作用。